ВКР Поплавский ПЗ (1052688), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Расчёт в ПК ЛИРА-САПР 2013 производился аналитическим методом, т.е. расчёт основан на исследовании взаимодействия обделки и окружающего грунтового массива как элемента единой деформируемой системы с помощью аналитических решений.

Поэтому расчётные нагрузки, действующие на конструкцию, которые необходимы для исходных данных, определяются согласно существующих нормативных документов [2, 6], а также с учетом конкретных эксплуатационных параметров тоннеля.

Основные нагрузки, действующие на тоннельную обделку: вертикальное горное давление, горизонтальное горное давление, гидростатическое давление, собственный вес.

Схемы к определению нагрузок для участков 1 и 2 (наиболее невыгодных) и условий заложения тоннеля для двух типов тоннельных обделок приведены на рис. 4.1 и 4.2.

а)

б)

а – для железобетонной тоннельной обделки (Тип 2), б – для чугунной тоннельной обделки (Тип 1)

Рис. 4.1 – Схема к определению нагрузок действующих на тоннельную обделку на 1 участке с учетом сводообразования

а)

б)

а – для железобетонной тоннельной обделки (Тип 2), б – для чугунной тоннельной обделки (Тип 1)

Рис. 4.2 – Схема к определению нагрузок действующих на тоннельную обделку на 2 участке от полного столба грунта

Расчетные нормативно распределенные нагрузки: вертикальную и горизонтальную , кН/м², в условиях сводообразования определяют по формулам с учетом соответствующих коэффициентов (таблица 8 [6]) и физико-механических характеристик грунтов (см. таблицу 1.1):

(4.1)

(4.2)

где – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый для вертикальной нагрузки – 1,6, для горизонтальной – 0,8 и для гидростатического давления – 0,9, т.к. это вызовет наиболее невыгодное загружение;

– коэффициент надежность по ответственности (таблица 1 [9]).

Нормативные равномерно распределенные нагрузки: вертикальную и горизонтальную , кН/м², в условиях сводообразования определяют по формулам:

(4.3)

(4.4)

где − нормативный удельный вес грунта, кН/м³ (см. таблицу 1.1);

− высота свода обрушения над верхней точкой обделки, м;

− высота выработки, м;

− кажущийся угол внутреннего трения грунтового массива в пределах сечения тоннельной обделки (см. таблицу 1.1).

Высоту свода обрушения над верхней точкой обделки в условиях сводообразования для скальных грунтов определяют по формуле:

(4.5)

где − величина пролета свода обрушения, м;

– коэффициент учитывающий проходку без применения буровзрывных работ;

– предел прочности грунта на сжатие, кН/м²;

– коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива, принимаемый по табл. 6 [6].

Величина пролета свода обрушения, определяется по формуле

(4.6)

Так как участок 1 (ПК 2071+58) – подводный, то грунты будут частично или полностью обводнены (т.е. грунт будет находиться во взвешенном состоянии). Поэтому следует принимать в расчете вертикального и горизонтального давления удельный вес грунта во взвешенном состоянии (см. таблицу 1.1), а гидростатическое давление от полного столба воды действующего на обделку.

Расчёт произведём в табличной форме (таблица 4.1)

Таблица 4.1 – Расчёт нагрузок для 1 участка с учетом теории сводообразования для обделок Тип 1 и Тип 2

Тип обделки	B, м	h, м	L, м	h1, м	Вертикальное давление грунта, кН/м2			Горизонтальное давление грунта, кН/м2			Гидростатическое давление, кН/м2
						γf			γf		γf
1	8,7	8,7	11,46	1,91	31,5	1,6	50,4	2,59	0,8	2,07	0,9	127,35	166,50	205,65
2	8,8	8,8	11,59	1,93	31,9		50,9	2,62		2,10		127,35	166,95	206,55

Для участка, где над выработкой образование свода обрушения не возможно, горное давление следует определять от полного столба грунта (т.к. толща устойчивых грунтов над тоннелем меньше двойного расстояния свода обрушения (п. 5.5.2.3 [6]), а выше залегает грунт, не обладающий способностью к сводообразованию) по формулам:

(4.7)

(4.8)

где – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый для вертикальной нагрузки – 1,1, для горизонтальной – 0,8 и для гидростатического давления – 0,9, т.к. это вызовет наиболее невыгодное загружение;

– коэффициент надежность по ответственности (табл. 1 [9]).

Нормативные равномерно распределенные нагрузки: вертикальную и и горизонтальную , кН/м², м учётом давления всей толщи грунтов над тоннелем определяют по формулам:

(4.9)

; (4.10)

где – удельный вес грунтов соответствующих слоев напластований во взвешенном состоянии (таблица 1.1)

– толщина слоев напластований над выработкой: , ;

– число слоев напластований (см. рис. 3.2).

Расчёт произведём в табличной форме (таблица 3.2).

Таблица 4.2 – Расчёт горного давления для 2 участка от полного столба грунта

Тип обделки	Вертикальное давление грунта, кН/м2			Горизонтальное давление грунта, кН/м2			Гидростатическое давление, кН/м2
		γf			γf		γf
1	28,23	1,1	31,05	0,71	0,8	0,57	0,9	119,03	158,18	197,33
2	28,2		31,1	0,71		0,57		119,03	158,63	198,23

Расчётные коэффициенты надёжности по постоянной нагрузке взяты в соответствии с требования (таблица 8 [6]).

Расчетная величина нагрузки от собственного веса тоннельной обделки ( ) учитывается автоматически программным комплексом по проектным размерам конструкций и удельному расчетному весу материала с соответствующими коэффициентами надежности (железобетона – и чугуна – ) из которого они изготовлены.

4.2.3 Расчётные схемы

Переход от реальной модели к дискретной осуществлялся путем точного построения реальной конструкции обделки и ее элементов в комплексе автоматизированного проектирования AutoCAD 2015. Затем конструкция разбивалась на элементы и готовая (геометрически) модель конвертировалась непосредственно в программный комплекс ЛИРА-САПР 2013.

Конструкция разбивается на 28 равных стержневых элементов типа 10 (пространственный стрежневой элемент) с одинаковой жёсткостью. Шарниры в узлах обделки отсутствуют, что реализует постоянные связи растяжения в стыках обделки. Моделирование упругого отпора грунта осуществляется элементами односторонних двухузловых связей, работающих на сжатие, типа 265. Они сориентированы по радиусам окружности от центра и примыкают к узлам сопряжения элементов тоннельной обделки. Определение зон отсутствия упругого отпора осуществлялось методом последовательного приближения путем исключения дискретных упругих опор при наличии в них растягивающих усилий. Обеспечение граничных условий достигалось за счет наложения связей на опорные узлы элементов тоннельной обделки по направлению степени свободы X, Y, Z, а также на узлы элементов тоннельной обделки по направлению степени свободы Y. Для обеспечения геометрической неизменяемости системы на узлы элементов тоннельной обделки, расположенные по вертикальной оси симметрии, вводятся связи по направлению степени свободы X. Воздействие активного вертикального и горизонтального давления грунта задается в виде вертикальных P_i и горизонтальных Q_i сосредоточенных сил в узлах сопряжения элементов тоннельной обделки. Нелинейное загружение формировалось простым шаговым методом с коэффициентом загружения – 0,01 и количеством шагов – 100 для линейного загружения. Расчет ведётся на погонный метр тоннеля.

Характеристики

Список файлов ВКР